一种可替代电泳漆的碳钢工件专用有机无机杂化金属漆及制备方法与流程

本发明涉及金属表面防护涂料，具体涉及一种可替代电泳漆的碳钢工件专用有机无机杂化金属漆及制备方法。

背景技术：

1、碳钢工件因成本低廉、加工便捷应用广泛，但其耐腐蚀性较差，需进行表面防护处理。目前最常用的工艺为电泳涂装。在中国专利申请cn115521697a公开了一种有机无机杂化uv热双重固化环氧阴极电泳涂料，通过引入无机氧化物溶胶结构增强了涂层的防腐性能。然而，该类电泳涂料技术方案仍无法摆脱对电泳专用设备和复杂工艺流程的依赖，设备投入大、能耗高、废水处理成本高，且传统电泳漆耐中性盐雾性能通常仅为300-500小时，难以满足碳钢工件长效防护需求。

2、为克服电泳涂装的缺陷，在中国专利申请cn113480914a公开了一种有机无机杂化三防涂料，采用聚合物型硅溶胶与环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂或醇酸树脂复配，兼具有机和无机聚合物的优势。然而，该涂料未引入能够与碳钢表面发生化学键合反应的功能组分，导致涂层与碳钢基材附着力不足，且硅溶胶与有机树脂之间主要通过物理共混方式结合，缺乏牢固的化学交联，涂层致密性有限，耐盐雾性能未达碳钢工件长效防护要求，严重制约了有机无机杂化涂料在碳钢工件防护领域替代电泳漆的可行性。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提供了一种可替代电泳漆的碳钢工件专用有机无机杂化金属漆及制备方法。

2、为了实现上述目的，本发明解决技术问题采用如下技术方案：

3、第一方面，本发明提供了一种可替代电泳漆的碳钢工件专用有机无机杂化金属漆，以质量分数计，包括：

4、羟基型有机硅树脂35-40%、磷酸二氢铝8-12%、硅溶胶25-30%、助剂0.8-1.5%、铝银浆3-5%，余量溶剂。

5、在其中一些实施例中，所述硅溶胶的粒径为8-20nm。

6、在其中一些实施例中，所述助剂由分散剂、流平剂和消泡剂组成。

7、在其中一些实施例中，所述溶剂为无水乙醇与去离子水的混合液，无水乙醇与去离子水的质量比为1:3~7:4。

8、进一步地，所述羟基型有机硅树脂的羟基含量为8-10%，固含量为50±1%，涂-4杯在25℃下的粘度为120-180s，在200-250℃恒温15-30min可完全固化。

9、进一步地，所述磷酸二氢铝为工业级，纯度≥99%，呈白色粉末状。

10、进一步地，所述硅溶胶为gsj-30型号，二氧化硅含量为30%，粘度＜10 mpa·s。

11、在其中一些实施例中，所述分散剂为高分子羧酸盐型分散剂，所述流平剂为聚醚改性有机硅流平剂，所述消泡剂为含疏水粒子的聚硅氧烷化合物消泡剂；所述铝银浆为表面硅烷改性片状铝银浆，径厚比≥100:1。

12、第二方面，本发明提供了上述金属漆的制备方法，包括以下步骤：

13、s1.将磷酸二氢铝粉末粉碎过200目筛；将羟基型有机硅树脂和硅溶胶在常温下静置，使物料温度恢复至常温；

14、s2.向搅拌罐中加入配方量的溶剂，开启搅拌，转速为400-600r/min；加入磷酸二氢铝粉末，持续搅拌20-30min至完全溶解；调节体系ph值至3.5-5.0；调节转速至600-800r/min，加入硅溶胶，搅拌15-20min至形成均一无分层的无机相体系；

15、s3.保持转速600-800r/min，将羟基型有机硅树脂缓慢滴加至步骤s2所得的无机相体系中，滴加时间为30-45min，滴加完成后继续搅拌30-40min，形成有机-无机复配体系；

16、s4.降低转速至400-500r/min，依次加入分散剂、流平剂和消泡剂，每种助剂加入后搅拌5-8min；

17、s5.将铝银浆用无水乙醇预浸湿润，在高速分散机中预分散10-15min至均匀浆状，然后加入步骤s4所得体系中，继续搅拌15-20min至均匀分散；

18、s6.将步骤s5所得涂料过滤，检测粘度及细度，合格后分装储存。

19、在其中一些实施例中，步骤s2中采用氨水调节体系ph值至3.5-5.0。

20、在其中一些实施例中，步骤s3中所述羟基型有机硅树脂用等质量的无水乙醇预先稀释后再行滴加；步骤s6中采用325目过滤器进行过滤，检测细度≤30μm。

21、第三方面，本发明还提供了上述金属漆的施工方法，包括以下步骤：

22、s1.先去除碳钢工件表面铁锈、油污和灰尘，采用喷砂或打磨方式处理，使基材表面粗糙度ra=1.6-3.2μm，用无水乙醇擦拭干净并晾干；

23、s2.采用喷涂、刷涂或辊涂方式涂装1-2遍，控制干膜厚度为20-30μm，涂装间隔为10-15min；

24、s3.将涂装后的工件在200-250℃恒温固化15-30min，取出后自然冷却至常温。

25、在其中一些实施例中，步骤s3中所述固化处理在恒温烘箱中进行。

26、第四方面，本发明提供了一种碳钢工件的表面防护方法，包括将上述可替代电泳漆的碳钢工件专用有机无机杂化金属漆施涂于碳钢工件表面，经固化后形成防护涂层。

27、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

28、本发明通过磷酸二氢铝与硅溶胶复配有机硅树脂的三元协同体系，结合ph调节和分步加料工艺，在无需电泳设备的条件下实现了较好的附着力、耐盐雾性等，可替代传统电泳漆用于碳钢工件表面长效防护。同时，本发明制得的金属漆在常温密封储存30天内保持均一无分层，具有较好的稳定性。

1.一种可替代电泳漆的碳钢工件专用有机无机杂化金属漆，其特征在于，以质量分数计，包括羟基型有机硅树脂 35-40%、磷酸二氢铝 8-12%、硅溶胶 25-30%、助剂 0.8-1.5%、铝银浆 3-5%，余量溶剂。

2.根据权利要求1所述的一种可替代电泳漆的碳钢工件专用有机无机杂化金属漆，其特征在于，所述硅溶胶的粒径为8-20nm。

3.根据权利要求1所述的一种可替代电泳漆的碳钢工件专用有机无机杂化金属漆，其特征在于，所述助剂由分散剂、流平剂和消泡剂组成。

4.根据权利要求1所述的一种可替代电泳漆的碳钢工件专用有机无机杂化金属漆，其特征在于，所述溶剂为无水乙醇与去离子水的混合液，无水乙醇与去离子水的质量比为1:3~7:4。

5.根据权利要求1所述的一种可替代电泳漆的碳钢工件专用有机无机杂化金属漆，其特征在于，所述分散剂为高分子羧酸盐型分散剂，所述流平剂为聚醚改性有机硅流平剂，所述消泡剂为含疏水粒子的聚硅氧烷化合物消泡剂；所述铝银浆为表面硅烷改性片状铝银浆，径厚比≥100:1。

6.一种如权利要求1-5任一项所述的可替代电泳漆的碳钢工件专用有机无机杂化金属漆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的可替代电泳漆的碳钢工件专用有机无机杂化金属漆的制备方法，其特征在于，步骤s2中采用氨水调节体系ph值至3.5-5.0。

8.根据权利要求6所述的可替代电泳漆的碳钢工件专用有机无机杂化金属漆的制备方法，其特征在于，步骤s3中所述羟基型有机硅树脂用等质量的无水乙醇预先稀释后再行滴加；步骤s6中采用325目过滤器进行过滤，检测细度≤30μm。

9.一种如权利要求1-5任一项所述的可替代电泳漆的碳钢工件专用有机无机杂化金属漆的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的可替代电泳漆的碳钢工件专用有机无机杂化金属漆的施工方法，其特征在于，步骤s3中所述固化处理在恒温烘箱中进行。